Desarrollo y validación de una medición automatizada del uso de medios de pantalla infantil: FLASH

El uso de pantallas y la televisión se han relacionado con la obesidad infantil a través de estudios de intervención controlados aleatorios y epidemiológicos, lo que hace que el exceso de televisión se convierta en un problema de salud pública. Una mayor cantidad de televisión entre los niños también se ha asociado con una menor condición física y un mayor riesgo de síndrome metabólico. Si bien ver televisión a menudo se ha utilizado como un marcador de comportamiento sedentario, se ha distinguido de la inactividad (o la falta de actividad física [AF]) en un metanálisis que encontró solo un tamaño del efecto negativo pequeño (-0,13) entre los niños Visualización de TV y megafonía. Una limitación importante de los metanálisis fue que la mayoría de los estudios incluidos se basaron en los padres o en el autoinforme de los comportamientos de visualización de la pantalla, lo que podría introducir errores y subestimar o sobrestimar el tamaño del efecto real. El uso de pantallas y ver la televisión es un comportamiento sedentario común entre los niños, y una evaluación precisa del uso de la pantalla es importante para caracterizar el papel que desempeña en los comportamientos sedentarios generales de los niños. También se necesita una evaluación precisa del uso de medios de pantalla y la visualización de televisión para delinear las vías causales que juegan el uso de pantallas en la actividad física de los niños, el desarrollo de la obesidad y otros resultados de salud.

Se han identificado problemas y limitaciones sustanciales en las medidas disponibles actuales de visualización de televisión, lo que reduce la probabilidad de una "evaluación de exposición de alta calidad" del uso de la pantalla. La medida más utilizada, el autoinforme del niño o el informe de los padres, para estimar los minutos que se ve la televisión en un día típico tiene una baja correlación (0,27) con las observaciones de video en el hogar. El método estándar de oro actual para medir el tiempo que ven los niños la televisión, la observación directa o grabada en video, es demasiado costoso e intrusivo para la mayoría de los estudios de campo. Además, puede causar problemas de privacidad para los participantes y requiere costos adicionales de codificación de las grabaciones de video en un momento posterior. Los diarios de televisión tuvieron correlaciones más altas con la grabación de videos caseros (r=0.84) que las estimaciones de los padres, pero son muy engorrosas y requieren documentación de la actividad del niño cada 15 minutos durante varios días, lo que puede introducir errores sistemáticos. Por último, los comportamientos de los niños frente a la televisión están cambiando rápidamente y muchos niños ahora ven programas de televisión y películas en otros dispositivos de pantalla, como teléfonos inteligentes y tabletas móviles (p. iPad o Kindle). En resumen, la capacidad actual de medir y monitorear cuánta televisión ve un niño es intrusiva (observaciones), onerosa (diarios de televisión) o tosca y llena de errores y sesgos (estimaciones generales). Esto limita la capacidad del investigador para identificar asociaciones causales con resultados de salud. Si bien las medidas automáticas y objetivas de la actividad física, como los acelerómetros, han demostrado validez y confiabilidad para cuantificar la actividad física de los niños, no se ha desarrollado ningún sistema que sea automático, preciso y discreto para evaluar el uso de pantallas de los niños en las pantallas de TV o tabletas tradicionales.

Los algoritmos de imágenes, visión por computadora y procesamiento de señales han logrado un gran progreso en la última década, lo que ha dado como resultado algoritmos confiables y de alto rendimiento para muchas tareas, como la detección de rostros, el reconocimiento de rostros, el seguimiento de la mirada, el reconocimiento de la actividad humana y la detección 3D. En colaboración con ingenieros eléctricos de la Universidad de Rice, los investigadores de la Facultad de Medicina de Baylor están aprovechando estos avances recientes para crear una 'Evaluación a nivel familiar del uso de pantallas en el hogar' (FLASH), la primera en su tipo, un sistema totalmente integrado y discreto. sistema para un control preciso, fiable y que preserva la privacidad del uso de la televisión y otras pantallas por parte de niños y adultos en sus hogares. En este estudio, los investigadores se centrarán en (a) la integración de los algoritmos de procesamiento de señales y visión y el hardware de imágenes necesario para desarrollar FLASH (investigadores de Rice); (b) Refinar el hardware FLASH y la tubería de software para televisores y dispositivos móviles a través de estudios de laboratorio alfa y beta (investigadores de Rice y BCM); (c) Validar el FLASH TV y el dispositivo móvil contra el estándar de oro (observaciones) entre niños de 6 a 11 años que tienen la edad suficiente para seguir instrucciones en un laboratorio de observación controlado para garantizar la fidelidad al protocolo (investigadores de BCM), y (d) ) Realización de una investigación preliminar de los desafíos para el uso y la adopción en el hogar (estudio de viabilidad del hogar) (investigadores de BCM).

El objetivo final de este proyecto es desarrollar un sistema de alta precisión para medir el uso de la pantalla por parte del niño índice, en diversas pantallas, incluidos televisores, teléfonos inteligentes y tabletas. Dado que los teléfonos inteligentes y las tabletas son similares en software y hardware, los investigadores solo necesitan desarrollar dos sistemas: FLASH-TV y FLASH-Mobile. Ambos sistemas adoptarán un enfoque de tres pasos: 1) detección de uso, 2) identificación de usuario de índice y 3) registro de uso, para evaluar el uso de pantalla de un niño de índice. El objetivo es fusionar el uso de un niño en todas las plataformas de pantalla en una base de datos para poder rastrear su uso de pantalla en todos los dispositivos junto con el uso simultáneo de dispositivos.

FLASH se desarrollará en colaboración con ingenieros eléctricos de la Universidad de Rice e investigadores del comportamiento de la Facultad de Medicina de Baylor en una serie de cuatro estudios:

ESTUDIO 1: Pruebas alfa iterativas con muestras pequeñas de díadas o tríadas familiares (n = 3-5 familias por prueba) de los componentes FLASH individuales y sistemas FLASH integrados en el Laboratorio de Observación de la Unidad de Investigación Metabólica (MRU) de CNRC. Los investigadores planean que estas pruebas alfa se realicen aproximadamente cada 3 meses para evaluar los avances más recientes de la tecnología FLASH. Aproximadamente 3-4 pruebas alfa separadas con 3-5 tríadas por prueba, lo que da como resultado una muestra anticipada de 42-60 participantes (12-20 tríadas). Las experiencias de los estudios piloto que hemos llevado a cabo identificaron que las pruebas iterativas de nuevos componentes con una muestra pequeña, seguidas de refinamiento y nuevas pruebas, permiten la retroalimentación de circuito cerrado ideal con aportes de ambos equipos para capitalizar la recopilación de datos de sujetos humanos y permitir el avance. del desarrollo de la tecnología.

ESTUDIO 2: También se realizarán de una a seis pruebas beta (dependiendo de los resultados) del prototipo integrado del sistema FLASH con 10 díadas o tríadas familiares por prueba en el Laboratorio de Observación CNRC MRU, con un máximo de 240 participantes (80 tríadas o díadas) . La experiencia del estudio piloto sugiere que los datos de 10 tríadas o díadas por prueba beta permitirán una evaluación adecuada de la funcionalidad del prototipo FLASH.

ESTUDIO 3: Validación basada en laboratorio de los dispositivos FLASH-TV y FLASH-Mobile finales en el laboratorio observacional CNRC MRU con 32 tríadas padre-hijo. Este número ha sido revisado a partir de nuestra estimación inicial basada en nuestra experiencia en las pruebas alfa y beta. Los investigadores reclutarán 32 tríadas de padres y hermanos (96 participantes) para completar el estudio de validación. Tres de las tríadas de padres y hermanos (9 participantes) participarán en un estudio piloto antes de comenzar la recopilación de datos en la muestra restante para refinar el protocolo de validación final, si es necesario. Para ser conservadores, consideramos un CCI de 0,6 al calcular el tamaño de muestra necesario para este estudio de validación. Una muestra aleatoria de 29 sujetos, cada uno de los cuales se mide al menos 100 veces, produce un intervalo de confianza del 95 % de dos colas con un ancho de 0,25 (margen de error = 0,25/2 = 0,125 = 12,5 %) cuando el ICC estimado es 0,6 según lo evaluado utilizando un modelo ANOVA de efectos mixtos de dos vías.

ESTUDIO 4: Estudio de viabilidad del hogar para evaluar la voluntad de las familias de tener dispositivos instalados en su hogar durante un período de estudio de tiempo limitado y la capacidad de los dispositivos FLASH para capturar el uso de la pantalla de los niños durante todo un día. Con una potencia del 80 % y un alfa de 0,05, para detectar un efecto de moderado a grande (0,4) con una correlación bivariada entre los minutos de televisión medidos por FLASH en comparación con los diarios de televisión, se necesitará un tamaño de muestra final de 37 familias. Un tamaño de efecto de moderado a grande ayudará a garantizar una alta precisión de FLASH para medir la visualización de TV en el hogar. Los investigadores anticipan tener datos completos sobre el 80% de las familias participantes y, por lo tanto, reclutarán 46 familias (184 participantes, estimando 4 miembros de la familia por familia) para lograr la muestra final de 37 familias.

Por lo tanto, en los cuatro estudios, los investigadores anticipan un tamaño de muestra total de 448 participantes (88 tríadas en los estudios 1 a 3 y 46 familias en el estudio 4). Cada estudio es un estudio de observación sin asignaciones de grupo y sin control/placebo.